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WO2017065558A1 - 무선 통신 시스템에서 웨어러블 디바이스를 위한 통신 방법 및 장치 - Google Patents

무선 통신 시스템에서 웨어러블 디바이스를 위한 통신 방법 및 장치 Download PDF

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Publication number
WO2017065558A1
WO2017065558A1 PCT/KR2016/011560 KR2016011560W WO2017065558A1 WO 2017065558 A1 WO2017065558 A1 WO 2017065558A1 KR 2016011560 W KR2016011560 W KR 2016011560W WO 2017065558 A1 WO2017065558 A1 WO 2017065558A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
wearable device
user terminal
data
communication
saving mode
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Ceased
Application number
PCT/KR2016/011560
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
김상범
한진규
김윤선
원성환
유한일
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Samsung Electronics Co Ltd
Original Assignee
Samsung Electronics Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Samsung Electronics Co Ltd filed Critical Samsung Electronics Co Ltd
Priority to US15/768,724 priority Critical patent/US10312957B2/en
Publication of WO2017065558A1 publication Critical patent/WO2017065558A1/ko
Anticipated expiration legal-status Critical
Ceased legal-status Critical Current

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    • H04W84/18—Self-organising networks, e.g. ad-hoc networks or sensor networks
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
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    • Y02D—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN INFORMATION AND COMMUNICATION TECHNOLOGIES [ICT], I.E. INFORMATION AND COMMUNICATION TECHNOLOGIES AIMING AT THE REDUCTION OF THEIR OWN ENERGY USE
    • Y02D30/00—Reducing energy consumption in communication networks
    • Y02D30/70—Reducing energy consumption in communication networks in wireless communication networks

Definitions

  • the present invention relates to a communication method and apparatus for a wearable device, a user terminal and a network apparatus for the same in a wireless communication system.
  • the Internet is evolving from a human-centered connection network where humans create and consume information, and an Internet of Things (IoT) network that sends and receives information between distributed components such as things.
  • IoT Internet of Things
  • IoE Internet of Everything
  • M2M Machine Type Communication
  • IoT intelligent Internet technology
  • IoT can be applied to fields such as smart home, smart building, smart city, smart car or connected car, smart grid, health care, smart home appliance, and advanced medical service through convergence and complex of existing IT technology and various industries. have.
  • the mobile communication system has reached a stage capable of providing high speed data communication services as well as voice communication due to the rapid development of technology.
  • H2H human to human
  • H2M human to machine
  • M2M machine to machine
  • the 3GPP (3rd Generation Partnership Project) communication standard is also beginning to work on specifications for Machine Type Communication (MTC) to meet this need.
  • MTC Machine Type Communication
  • the 3GPP SA1 Working Group (WG) standard which defines services and their features, already discusses the service requirements for MTC communications.
  • 1 is a diagram for describing a communication scenario in a general MTC communication.
  • MTC devices 110-1, 110-2, and 110-3: 110 are connected to a network 111 of a wireless carrier.
  • the MTC devices 110 may be generally defined as various unmanned devices such as a meter or an automatic vending machine, etc., and have various features different from existing wireless terminals. In addition, the characteristics may vary depending on the type of MTC device. MTC devices 110 having such various characteristics may be present in a large number of cells.
  • the MTC server 130 having information on the MTC devices 110 collects the information collected from the MTC devices 110 as well as the authentication and delivers the collected information to the user terminal 150.
  • the user terminal 150 is a terminal of the MTC user.
  • the MTC server 130 may exist within or outside the wireless carrier's network 111.
  • the user terminal 150 is a terminal of an end user who needs information transmitted from the MTC device 110.
  • MTC has different features from existing wireless communication.
  • its characteristics are classified into various categories. For example, MTC devices that need to communicate only a few times a day, regardless of time, have a 'Time Tolerant' feature, and MTC devices that are installed in one place and collect and transmit specific information without mobility are called 'low mobility'. It has a feature.
  • the wireless service provider should provide a service in consideration of these various MTC features and coexistence with existing terminals.
  • tracking-related devices such as animals and freight vehicles generally use a battery or generate their own power to be supplied with power.
  • MTC devices since these MTC devices must use limited power, it is desirable to use extremely small power efficiently.
  • extra low power consumption mode is defined, and MTC devices can be configured to use low power in this mode.
  • the MTC device may be understood as an example to which an IoT technology is applied, and various types of wearable devices using the IoT technology are being developed.
  • the present invention provides an efficient communication method for a wearable device and a device therefor in a wireless communication system.
  • the present invention provides a communication method and apparatus for reducing power consumption of a wearable device in a wireless communication system.
  • the present invention also provides a data routing / forwarding method and a device therefor for a wearable device in a wireless communication system.
  • a communication method of a wearable device includes: interworking for communication with a user terminal located at a short distance capable of communicating with the wearable device, and when the wearable device is operating in a power saving mode, And receiving data of the wearable device transmitted based on the coupling information between the user terminal and the wearable device through the user terminal.
  • the wearable device is interworking with the transceiver for data communication for communication with a user terminal located at a short distance capable of communicating with the wearable device, and the wearable device is operating in a power saving mode.
  • the controller may include receiving data of the wearable device transmitted through the user terminal based on coupling information between the user terminal and the wearable device in a network.
  • the communication method of the user terminal in the communication system according to an embodiment of the present invention, the process of interworking for communication with the wearable device located in the near-field communication, and when the wearable device is operating in a power saving mode, the user in the network And controlling the transfer of data of the wearable device transmitted based on the coupling information between the terminal and the wearable device.
  • the user terminal is interworked for communication with a transceiver for data communication and a wearable device located at a short distance capable of communication, and when the wearable device is operating in a power saving mode, And a controller for controlling the transfer of data of the wearable device transmitted based on the coupling information between the user terminal and the wearable device.
  • the application server registers a communication interface for data communication, coupling information between the user terminal and the wearable device, and when the wearable device is operating in a power saving mode, the registered server. And a controller controlling transmission of data to be transmitted to the wearable device to the user terminal based on coupling information.
  • the communication method of the user terminal in the communication system according to an embodiment of the present invention, the process of interworking for communication with a wearable device located in the near-field communication, receiving the data of the wearable device through a network, and And transmitting the received data to the wearable device based on at least one of a type of data, a type of short-range communication for interworking, and a state of the wearable device.
  • the start or release of the power saving mode is set using a timer.
  • the wearable device may request the approval of the power saving mode from a mobility management entity (MME), and start the power saving mode when receiving the approval of the power saving mode from the MME.
  • MME mobility management entity
  • the wearable device when the interworking with the user terminal is released, the wearable device triggers a Mobile Originating (MO) call to the MME for releasing the power saving mode, and when the power saving mode is released, the application It is characterized in that the data directly received from the server.
  • MO Mobile Originating
  • 1 is a view for explaining a communication scenario in a general MTC communication
  • PSM power saving mode
  • FIG. 3 is a diagram illustrating a procedure of notifying whether an MME can receive a terminal from an application server in a wireless communication system according to an embodiment of the present invention
  • 4A and 4B are diagrams for describing an operation in a power saving mode of a wearable device in a wireless communication system according to an embodiment of the present disclosure
  • 5A and 5B are flowcharts illustrating a communication method for a wearable device operating in a power saving mode in a wireless communication system according to an embodiment of the present invention
  • FIG. 6 is a view for explaining a routing / forwarding method of data for a wearable device in a wireless communication system according to an embodiment of the present invention
  • FIGS. 7A and 7B are flowcharts illustrating a routing / forwarding process of data for a wearable device in a wireless communication system according to an embodiment of the present invention
  • FIG. 8 is a block diagram showing the configuration of a user device in a wireless communication system according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 9 is a block diagram showing the configuration of a server device in a wireless communication system according to an embodiment of the present invention.
  • An embodiment of the present invention proposes a communication method and apparatus for effectively reducing power consumption of a wearable device in a wireless communication system.
  • the coupling information between a user terminal, such as a smartphone, which acts as a main / master / primary control device for controlling communication of the wearable device and the wearable device is registered in the application server in advance.
  • a method of transmitting data of the wearable device to a user terminal instead of the wearable device is proposed.
  • the user terminal considers a type of the wearable data, a state of the wearable device, a type of wireless communication used to connect the user terminal to the wearable device, and the like (hereinafter, wearable data).
  • the controller may determine whether to forward / route data of the wearable device to the wearable device.
  • the coupling information is mapping information between the wearable device and the user terminal.
  • the coupling information is information about the other device for reference when the application server transmits data of the wearable device to another device (for example, a user terminal) that is not the wearable device. It includes.
  • the user terminal is illustrated as the main control device, but the main control device may be directly connected to a wireless communication system and may be various wireless devices that may be linked with other wireless devices in a wired or wireless manner.
  • the wireless communication system will be described using a Long-Term Evolution (LTE) system as an example for convenience of description.
  • LTE Long-Term Evolution
  • the wireless communication system to which the present invention can be applied may be various wireless communication systems supporting communication of the wearable device.
  • the wearable device may directly connect to a wireless communication system such as an LTE system and supports an operation mode including a power saving mode.
  • the operation mode will be described by taking three modes, namely, a power saving mode (PSM), a standby mode, and a connection mode.
  • PSM power saving mode
  • the idle mode refers to a state in which a terminal is in a power-on state but is not connected to a base station for communication.
  • the terminal in the standby mode may perform the following operation.
  • the terminal In order to perform the operation in the standby mode, the terminal periodically measures the signals of the serving cell and the neighboring cells. In addition, if necessary, the system information of the cell is received and decoded to collect base station information. For this standby mode operation, the terminal consumes its own power. However, for a terminal having a special purpose, there is a need to actively save power consumption. For example, MTC devices such as meters and vending machines communicate with the base station on the basis of weeks or months, so there is no need to continuously perform this standby mode operation. Therefore, in order to minimize power consumption, unnecessary standby mode operation can be suppressed. To this end, the LTE system is discussing the PSM.
  • the PSM is an operation mode in which the terminal does not perform a normal standby mode operation at all for a predetermined time interval.
  • FIG. 2 is a view for explaining a power saving mode (PSM) in the LTE system.
  • PSM power saving mode
  • the NAS (Non Access Stratum) processor 21a of the terminal 21 supporting the power saving mode requests the setting of the power saving mode from the mobility management entity (MME) 23 of the network. .
  • the request is made when the terminal 21 performs ATTACH or TAU (Tracking Area Update) to the MME 23.
  • the ATTACH refers to a procedure in which the terminal 21 authenticates and registers itself with the MME 23.
  • the MME 23 provides a registered PLMN and equivalent PLMN information to the terminal 21 through the ATTACH process.
  • the TAU process is performed by the terminal 21 to inform its network of its location. In the LTE system, for the purpose of paging, the network grasps the position of the terminal 21 in units of TAs.
  • a TA is a set of single or multiple cells.
  • the mobile terminal 21 moves to another TA, it notifies the network that it has entered a new TA.
  • communication with the MME 23 is necessary, and thus, the terminal 21 naturally switches to the connected mode M1 in the idle mode M2.
  • the MME 23 approves the request for the power saving mode (PSM) M3 of the terminal 21, and provides two types of timer values to the terminal 21.
  • One of the two types of timers is an active timer and the other is a periodic TAU timer. The two timers start when the terminal 21 transitions from the connected mode M1 to the standby mode M2 (205) (207, 209).
  • the MME 23 also starts one timer at the same time (211).
  • the terminal 21 performs the above-described standby mode operation until the active timer expires.
  • the terminal 21 switches to a power saving mode M3 that stops all standby mode operations and related timers in step 215. If the periodic TAU timer expires in step 217 or if a Mobile Originating (MO) call is triggered in step 219, the terminal 21 exits the power saving mode M3 and switches back to the standby mode M2 in step 221. Perform standby mode operation.
  • step 223 if the terminal 21 wants to trigger the power saving mode M3 again, it needs to request the power saving mode from the MME 23.
  • the terminal may be a wearable device.
  • the application server 33 may not receive the data even though the application server 33 transmits data to the terminal.
  • the application server 33 is a server for transmitting user data to the terminal.
  • the application server 33 may request the MME 31 to inform the application server 33 that the power saving mode P1 of the terminal is released. This prevents the application server 33 from unnecessarily transmitting data to the terminal in the power saving mode P1.
  • the application server 33 transmits configuration information for requesting the notification to the MME 31.
  • the application server 33 transmits data to the terminal.
  • step 307 the application server 33 considers that data transmission has failed, and the MME 31 determines that the power saving mode (P1) of the terminal is performed. You can wait until it tells you it has been released.
  • step 309 the power saving mode P1 of the terminal is released when the periodic TAU timer expires. Since the MME 31 also drives a timer having the same time value by itself, it can be known whether the power saving mode P1 is released. Since the MME 31 previously received the power saving mode release notification request from the application server 33, the MME 31 notifies the application server 33 of the release of the power saving mode P1 in step 311. notice). In step 313, the application server 33 may now (re) transmit data to the terminal.
  • steps 305 and 313 indicate data (re) transmission in the direction of the MME 31 for the sake of simplicity, but the indicator indicates that data is (re) transmitted to the terminal. Rather than being delivered to the MME 31, it is (re) transmitted to the terminal via the network.
  • the wearable device may directly communicate in an LTE system, but when interworking with a user terminal, the wearable device may use the power saving mode to reduce power consumption. If the wearable device fails to transmit data to the wearable device due to the power saving mode, the application server retransmits the data of the wearable device to a pre-registered user terminal through coupling information with the wearable device, or the MME May notify that the power saving mode of the wearable device has been released, the data may be retransmitted. In addition, the application server may determine retransmission to the user terminal or the standby according to the characteristics of the data to be transmitted. For example, data having characteristics such as emergency information such as disaster alert and delay sensitive service may be retransmitted to the user terminal. However, security sensitive information needs to be transmitted directly to the wearable device. In this case, the MME waits until the power saving mode release notification, and transmits the data directly to the wearable device without passing through the user terminal. do.
  • 4A and 4B are diagrams for describing an operation in a power saving mode of a wearable device in a wireless communication system according to an exemplary embodiment of the present invention.
  • the wearable device 20 includes a modem for directly performing communication C1 with a wireless communication system of an operator network.
  • the wearable device 20 may directly communicate with the base station 31 of the wireless communication system without the help of another wireless device such as a user terminal.
  • This wearable device 20 capable of direct communication may provide a variety of user experiences compared to a wearable device that does not have a modem (ie, does not have a modem). Even if the direct communication is possible, the wearable device 20 may still be used with the user terminal 10 such as a smart phone as shown in the example of FIG. 4B.
  • the wearable device 20 may provide more various services.
  • Various short-range communication (C2) such as Wi-Fi (WiFi), Bluetooth (BlueTooth), infrared communication may be used as the linkage between the wearable device 20 and the user terminal 10.
  • the wearable device 20 interworking with the user terminal 10 may receive application-based data via the user terminal 10.
  • the wearable device 20 can directly communicate with the service provider network, if the data is provided through the user terminal 10 rather than the direct communication when the user terminal 10 is interworking with the power consumption of the wearable device 20 Can reduce the cost.
  • the user terminal 10 since the user terminal 10 additionally receives data from the wearable device 20 from the base station 31 and forwards it to the wearable device 20, additional power consumption is required.
  • power saving in the wearable device 20 is more important, and according to circumstances, such a data providing method may be considered to be efficient.
  • the wearable device 20 interworking with the user terminal 10 when the wearable device 20 interworking with the user terminal 10 does not perform direct communication, the wearable device 20 no longer needs to exchange data with the base station 31, so that the power consumption mode may be minimized.
  • Switch to (P1) Since the application server cannot send data to the wearable device 20 operating in the power saving mode P1, the application server will retransmit the data to the user terminal 10 interworking with the wearable device 20.
  • the interworking relationship between the wearable device 20 and the user terminal 10 is registered in the application server as coupling information.
  • the application server when the application server fails to transmit data to the wearable device or when the application server recognizes that it is in a power saving mode, the application server transmits the wearable device to the user terminal registered in advance through the coupling information. Will send the data.
  • the user terminal is illustrated as a main control device that interoperates with the wearable device. However, the main control device may be replaced with another device that may interoperate with the wearable device.
  • one wearable device may pre-register with a plurality of main control devices.
  • the first main control device may be a user terminal
  • the second main control device may be a vehicle capable of wireless communication.
  • the application server selects one of a plurality of main control devices and transmits the data of the wearable device to the selected main control device.
  • the user may set the priority of the main controller device to receive the data in advance and register (set) the application server.
  • the application server will then send the data according to its priority and, if it fails, resend it to the lower priority master device. Even if data transmission to the wearable device is impossible, the application server determines whether to transmit to the main control device according to the data type.
  • the data type may be classified according to whether the data is data requiring security, whether the data can be received / forwarded by the user terminal, or the like.
  • the application server is a data transmission that requires a high level of security, or when a related application capable of forwarding data to a wearable device is not installed in the user terminal, the application server does not transmit the data to the user terminal.
  • the device may wait until the data is directly transmitted to the wearable device.
  • the application server may set in advance to inform the MME when it is possible to transmit data to the wearable device.
  • interworking between a plurality of wearable devices may be possible.
  • the application server may transmit data of the first wearable device to the registered second wearable device through the coupling information.
  • 5A and 5B are flowcharts illustrating a communication method for a wearable device operating in a power saving mode in a wireless communication system according to an exemplary embodiment of the present invention.
  • coupling information about the user terminal 10 and the wearable device 20 is registered in the application server 40, and in operation 503, the application server 40 registers the coupling information. Save it.
  • the coupling information may be registered in the application server 40 using information input through the user terminal 10 or the wearable device 20, or the user may access and register a website provided by the application server 40.
  • various methods of registering information with a server may be used.
  • the application server 40 may use at least one server that provides a messenger service, a social networking service (SNS) service, a health care service, a content-based service, and various services provided by an operator of the wearable device 20.
  • a plurality of application servers 40 may exist, and it is also possible to register coupling information of one or a plurality of wearable devices to one or a plurality of applications.
  • the application server 40 may request a notification when the wearable device 20 releases the power saving mode from the MME 30.
  • the wearable device 20 includes a modem for direct communication with an operator network (eg, an LTE network), and the direct communication with the LTE network (single mode) is possible in step 507.
  • the wearable device 20 may recognize that the user terminal 10, which is a main control device, is located at a short distance through short-range wireless communication (for example, near-field communication (NFC)). Alternatively, it may be recognized that the user terminal 10 is located at a short distance by manual (eg, a user's key manipulation).
  • NFC near-field communication
  • the wearable device 20 may request interworking with the user terminal 10.
  • the user terminal 10 and the wearable device 20 exchange application-based data with each other using at least one of short range communication technologies. You can do it.
  • the case of using the short-range communication technology when the interworking is taken as an example, the interworking using a wired cable is also possible.
  • the wearable device 20 may interwork with the user terminal 10 to exchange necessary application-based data with the network via the user terminal 10.
  • the wearable device 10 typically has a small size, whereby the battery size is also greatly limited.
  • the wearable device 20 when used for a long time, it can be more easily exposed to the power shortage problem. Therefore, when the wearable device 20 is interworked with the user terminal 10, even if the wearable device 20 has a single communication function with the network, it is necessary to refrain from exchanging data directly with the network, which is expected to consume a lot of power. Since the wearable device 20 is interworked with the user terminal 10, the MME 30 requests the power saving mode (PSM) in step 513, and the MME 30 approves the power saving mode request in step 515. do. In operation 517, the wearable device 20 enters a power saving mode according to the approval.
  • PSM power saving mode
  • At least one of the user terminal 10 and the wearable device 20 may drive the PSM timer in the same manner as the PSM timer driven in the MME 30.
  • the MME 30 drives the PSM timer to determine when the wearable device 20 is released from the power saving mode.
  • the application server 40 may not recognize whether the wearable device 20 is in a power saving mode and may transmit data. However, in this case, since the wearable device 20 is in a power saving mode, in step 523, the application server 40 does not receive a response to the data transmission from the wearable device 20, and confirms that the data transmission has failed.
  • the application server 40 checks whether there is coupling information registered in advance with respect to the wearable device 20. At this time, the application server 40 considers the data type of the wearable device 20 to be sent, even if there is related coupling information, and transmits the data to another coupled device, that is, the interworking user terminal 10. It determines whether to transmit or wait until the power saving mode of the wearable device 20 is released.
  • the user terminal 10 or the wearable device 20 reports the coupling information to the MME 30 in a specific situation, for example, when the power is turned on or periodically.
  • the wearable device 20 requests the MME 30 for a power saving mode.
  • the MME 30 may not transmit the data to be transmitted to the wearable device 20 instead of the wearable device 20.
  • the user terminal 10 retransmits the received data to the wearable device 20.
  • the MME 30 notifies the application server 40 of the release of the power saving mode, so that the data that the application server 40 needs to transfer to the wearable device 20 is transmitted to the wearable device 20. To transmit.
  • the power saving mode may include not only the PSM described in the example of FIG. 2 but also extended discontinuous reception (DRX).
  • the extended DRX means a DRX having a longer period than the existing DRX.
  • Existing maximum DRX cycle is, for example, 2.56 seconds, Extended DRX can be extended to several tens of minutes or hours.
  • the application server 40 may transmit the data to the user terminal (529). 10) transmit the data.
  • the user terminal 10 forwards the data received from the application server 40 to the wearable device 20 using short-range communication.
  • the procedure of reference numeral 51 represents an operation when the interworking between the wearable device 20 and the user terminal 10 is released
  • the procedure of reference numeral 53 represents an operation when the PSM timer expires.
  • step 535 the wearable device 20 recognizes that the wearable device 20 is separated from the user terminal 10 through short-range communication or by a user's key manipulation. Interworking between the device 20 and the user terminal 10 may be released. At this time, the wearable device 20 exits the power saving mode and switches to a state in which direct communication with the network is possible. To this end, in operation 537, the wearable device 20 may trigger, for example, a Mobile Originating (MO) call for the purpose of canceling the power saving mode. In this case, the wearable device 20 may trigger a tracking area update (TAU) because there is no data to be actually sent. In step 539, the MME 30 determines that the power saving mode of the wearable device 20 is released due to the MO call, and notifies the application server 40 of the release of the power saving mode.
  • MO Mobile Originating
  • TAU tracking area update
  • step 541 when the power saving mode (PSM) timer expires, in step 543, the interworking of the wearable device 20 and the user terminal 10 for the power saving mode is released.
  • a periodic TAU timer may be used as the power saving mode timer. Since the power saving mode timer is driven together in the user terminal 10 and the MME 30, the user terminal 10 and the MME 30 may recognize that the power saving mode is released at the same time. In this case, in step 545, the MME 30 notifies the application server 40 that the power saving mode of the wearable device 20 has been released. If the wearable device 20 wants the power saving mode to continue, the wearable device 20 may request (re) the power saving mode from the MME 30 again in step 547.
  • the role of the main control device ie, the user terminal
  • the application server determines whether to transmit data of the wearable device that cannot receive data to the user terminal.
  • the application server or the main control device does not instruct the wearable device to change any operation.
  • an embodiment of the present invention to be described below is an embodiment in which more roles are given to a user terminal, which is a main control device, in connection with routing / forwarding of data.
  • the coupling information between the user terminal and the wearable device may be registered in the application server by the user (for example, when installing an application) or by the various registration methods exemplified above.
  • the wearable device When the wearable device is linked with the user terminal, the wearable device notifies the application server of this.
  • the application server transmits data of the wearable device to a user terminal acting as a main control device.
  • the user terminal determines whether to route the data to the wearable device in consideration of the data type / feature, the communication type used when interworking with the wearable device, and the state of the interoperable wearable device.
  • the user terminal which is a main control device, may interwork with a plurality of wearable devices, and determine the priority of data to be routed in consideration of traffic QoS, interworking communication types, and states of the wearable
  • FIG. 6 is a diagram illustrating a routing / forwarding method of data for a wearable device in a wireless communication system according to an exemplary embodiment of the present invention.
  • the user terminal 10 which is a main control device, may be communicatively connected (C1) with a base station of an operator network 30 and interwork with one or more wearable devices 10 using short-range communication (C2). Can be.
  • the wearable device 10 may be linked with the user terminal 20 or may be directly connected to the network 30 by C1.
  • the application server 40 grasps the mapping relationship between the wearable device 10 and the user terminal 20 through pre-registration of the coupling information.
  • the wearable device 10 may request the application server 40 to transmit its data through the user terminal 20, which is a main control device.
  • data of the wearable device 10 may be transmitted to the user terminal 10 without a request of the wearable device 10.
  • data of the wearable device 10 may be transmitted to the user terminal 20 even without a request of the wearable device 10. have.
  • the user terminal 10 that receives the data of the wearable device 10 performs a kind of router function.
  • the user terminal 20 determines whether to route the data to the wearable device 10 in consideration of the data type / feature, the communication type used when interworking with the wearable device, and the state of the wearable device 10 in cooperation. .
  • the user terminal 20 may instruct the wearable device 10 to directly access the network 30 to receive data. Since the user terminal 20 may interwork with the plurality of wearable devices 10, data to be routed may exist simultaneously.
  • the application server 40 may use the wearable device 10 or the user terminal to store data of the wearable device 10 according to a type of data to be transmitted to the wearable device 10, a type of short-range communication used by the wearable device 10, and the like. Instead of transmitting to 20, it may be transmitted to a separate cloud server (not shown). In this case, the application server 40 may notify the wearable device 10 or the user terminal 20 registered through the coupling information that data to be transmitted to the wearable device 10 is stored in the cloud server. Then, the wearable device 10 or the user terminal 20 may access the cloud server and download the stored data.
  • the user terminal 20 determines the data according to the data type / feature, the communication type used when the wearable device 10 and the user terminal 20 interoperate, and the state of the wearable device 10 that is interworking. Will be described in various ways (examples 1 to 5 below) of determining whether to route to the wearable device 10 or prioritizing routing.
  • a user terminal which is a main control device, may perform data forwarding / routing according to data characteristics.
  • data that requires security is not forwarded if the security of the short-range communication used when interworking with the main control device is not satisfied for a predetermined time or more.
  • the main control device may take additional measures with respect to the wearable. For example, the wearable device in the power saving mode or the standby mode may be instructed to directly connect with the network. The wearable device switched to the network and the connected mode may directly receive the data requiring high security.
  • emergency information such as a disaster alert
  • data can be routed to the wearable device at the highest priority. Delay sensitive data such as voice services can be routed with high priority.
  • the main control device may perform forwarding / routing according to the type of short-range communication used when the main control device and the wearable device interoperate.
  • the main control device and the wearable device when the main control device and the wearable device are linked with each other using WiFi, a large amount of data may be forwarded. However, even in this case, the main controller device may not forward data requiring high security. When linked using Bluetooth, it may not forward large data. This is because Bluetooth communication technology itself is not suitable for transmitting large amounts of data. In this case, the main controller device may not forward data requiring high security. Therefore, the main control device may reset the short range communication technology used to interwork with the wearable device according to the data type / feature. For example, if the wearable device and the main control device are linked to each other via Bluetooth, and the main control device needs to forward high-capacity data, the main control device may re-connect with the wearable device again using WiFi. In addition, in the case of interworking using wired communication, there is an advantage that both high capacity data transmission and high security can be maintained.
  • the main control device and the application server may perform forwarding / routing according to the state of the wearable device (sleep mode, standby mode, connection mode, etc.).
  • the main controller device may forward data of the wearable device. If the battery of the wearable device is less than or equal to a predetermined threshold, the main control device may temporarily store the high capacity data without forwarding the data. When the battery of the wearable device is charged and returned to a threshold or more, the main controller device may forward the stored data. When the wearable device is in the standby mode, the wearable device may request an application server to send data of a small size to the main controller to reduce signaling overhead incurred when the wearable device directly connects to the network.
  • the application server may transmit the data of the specific wearable device to the main control device for the purpose of reducing wearable power consumption, priority data forwarding, and charging. You may ask.
  • An application-based voice service may also be provided in various forms.
  • the application server providing the voice service may support voice services such as Bluetooth to the wearable device. Instructing to connect with the main control device using communication, and voice data may be provided through the main control device to reduce power consumption of the wearable device.
  • the main control device may interwork with a plurality of wearable devices, and at the same time, data to be forwarded to the plurality of wearable devices may exist.
  • data to be forwarded to the plurality of wearable devices may exist.
  • emergency information such as disaster alerts may be given the highest priority.
  • Control messages between the main control device and the wearable device also have a high priority.
  • delay sensitive services such as voice services, may be given high priority. Services that have no problem receiving data from the background, such as FTP (File Transfer Protocol) files, may be given a lower priority.
  • FTP File Transfer Protocol
  • a main control device such as a user terminal or the like determines whether to forward or route data to be transmitted to the wearable device
  • the application server may determine whether to forward or route data to be transmitted to the wearable device.
  • FIGS. 7A and 7B are flowcharts illustrating a routing / forwarding process of data for a wearable device in a wireless communication system according to an exemplary embodiment of the present invention.
  • coupling information about the user terminal 10 and the wearable device 20 is registered in the application server 40.
  • the application server 40 stores the coupling information.
  • Various methods of registering the coupling information may use the same methods described with reference to FIGS. 5A and 5B.
  • the coupling information may be registered in a server of a communication service provider, and the one or more application servers may share the coupling information.
  • the wearable device 20 includes a modem that can directly communicate with the operator's network 30, and can directly communicate with the operator's network 30 in step 705.
  • the wearable device 20 may recognize that the user terminal 20, which is a main control device, is located at a short distance through short-range wireless communication. Alternatively, the user may manually request a linkage.
  • the interworking process between the user terminal 10 and the wearable device 20 is completed in step 709, at least one of short-range communication technologies or a wired communication technology such as a cable connection, the user terminal 20 and the wearable device 10 may be used. ) Can exchange application-based data with each other.
  • the wearable device 20 Since the wearable device 20 is interlocked with the user terminal 10 in operation 711, the wearable device 20 notifies the application server 40 that the wearable device 20 is interlocked with the user terminal 10. In this case, the state of the wearable device 20, that is, the connection mode, the standby mode, the power saving mode, and the like may also be notified. As another embodiment of step 711, the user terminal 10 may inform the application server 40 of the interaction with the wearable device 20. In operation 713, the application server 40 checks whether there is coupling information registered in advance with respect to the wearable device 20. In step 715, the application server 40 transmits data of the wearable device 20 to the user terminal 10. In operation 717, the user terminal 10 considers a data type / feature, a communication type used when interworking with the wearable device 20, and a state of the wearable device 20 that is interworking. Determine whether to route / forward.
  • the procedure of reference numeral 71 shows an operation when the user terminal 10 routes / forwards data.
  • the procedure of reference numeral 73 indicates that the wearable device 20 directly connects to the network 30 so that the data can be accessed. It shows the operation when it is necessary to receive.
  • the user terminal 10 when the user terminal 10 determines to route / forward data, the user terminal 10 transmits the wearable device 20 to the wearable device 20 in step 719. Routing / forwarding the data received from the application server 40.
  • the wearable device 20 when the wearable device 20 needs to directly connect to the network 30 to receive data, the user terminal 10 may interact with the wearable device 10 in steps 721 and 723.
  • the application server 40 requests (notifies) the direct connection of the wearable device 20, respectively. Then, in step 725, the application server 40 directly (re) transmits the data to the wearable device 20.
  • FIG. 8 is a block diagram illustrating a configuration of a user terminal or a wearable device (hereinafter, referred to as a user device) in a wireless communication system according to an exemplary embodiment of the present invention.
  • the user device transmits and receives data through the upper layer processor 801, and transmits and receives control messages through the control message processor 803.
  • the user device transmits data through the transceiver 809 after multiplexing through the multiplexer and the demultiplexer 807 under the control of the controller 805 when transmitting a control signal or data to the base station.
  • the user device upon reception, receives the physical signal to the transceiver 809 under the control of the controller 805, and then demultiplexes the received signal through the multiplexer and the demultiplexer 807, respectively, to the message information. Therefore, the information is transmitted to the higher layer processor 801 or the control message processor 803.
  • the controller 805 controls the entire apparatus to perform the power saving mode and the data routing / forwarding operation according to the communication method described in the embodiments of FIGS. 3 to 7.
  • the components 801, 803, 805, and 807 may be implemented by one or a plurality of controllers (or processors).
  • FIG. 9 is a block diagram illustrating a configuration of an MME or an application server (hereinafter, referred to as a server device) in a wireless communication system according to an exemplary embodiment of the present invention.
  • the MME may be implemented in the form of a server in a network.
  • the operation of the MME may be performed by other network entities in the operator network.
  • the server apparatus may include a communication interface 901 for performing communication with other network entities in a network, a storage unit 903 for storing data, and the embodiments described with reference to the embodiments of FIGS. 3 to 7.
  • the controller 903 may control an overall operation of the device to perform a power saving mode and a data routing / forwarding operation according to a communication method.

Landscapes

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Abstract

본 발명은 센서 네트워크(Sensor Network), 사물 통신(Machine to Machine, M2M), MTC(Machine Type Communication) 및 사물 인터넷(Internet of Things, IoT)을 위한 기술과 관련된 것이다. 본 발명은 상기 기술을 기반으로 하는 지능형 서비스(스마트 홈, 스마트 빌딩, 스마트 시티, 스마트 카 혹은 커넥티드 카, 헬스 케어, 디지털 교육, 소매업, 보안 및 안전 관련 서비스 등)에 활용될 수 있다. 본 발명은 무선 통신 시스템에서 웨어러블 디바이스를 위한 통신 방법 및 장치에 대한 것으로서, 본 발명의 통신 방법은, 상기 웨어러블 디바이스와 통신이 가능한 근거리에 위치한 사용자 단말과 통신을 위해 연동하는 과정과, 상기 웨어러블 디바이스가 절전모드에서 동작 중인 경우, 네트워크에서 상기 사용자 단말과 상기 웨어러블 디바이스 간의 커플링 정보를 근거로 전송되는 상기 웨어러블 디바이스의 데이터를 상기 사용자 단말을 통해 수신하는 과정을 포함한다.

Description

무선 통신 시스템에서 웨어러블 디바이스를 위한 통신 방법 및 장치
본 발명은 무선 통신 시스템에서, 웨어러블 디바이스(Wearable Device)를 위한 통신 방법 및 장치와, 이를 위한 사용자 단말과 네트워크 장치에 관한 것이다.
인터넷은 인간이 정보를 생성하고 소비하는 인간 중심의 연결 망에서, 사물 등 분산된 구성 요소들 간에 정보를 주고 받아 처리하는 사물인터넷(Internet of Things : IoT) 망으로 진화하고 있다. IoE(Internet of Everything) 기술은 클라우드 서버 등과의 연결을 통한 빅데이터(Big data) 처리 기술 등이 IoT 기술에 결합된 하나의 예가 될 수 있다.
IoT를 구현하기 위해서, 센싱 기술, 유무선 통신 및 네트워크 인프라, 서비스 인터페이스 기술, 및 보안 기술 등과 같은 기술 요소 들이 요구되어, 최근에는 사물간의 연결을 위한 센서 네트워크(sensor network), 사물 통신(Machine to Machine : M2M), MTC(Machine Type Communication) 등의 기술이 연구되고 있다.
IoT 환경에서는 연결된 사물들에서 생성된 데이터를 수집, 분석하여 인간의 삶에 새로운 가치를 창출하는 지능형 IT(Internet Technology) 서비스가 제공될 수 있다. IoT는 기존의 IT 기술과 다양한 산업 간의 융합 및 복합을 통하여 스마트홈, 스마트 빌딩, 스마트 시티, 스마트 카 혹은 커넥티드 카, 스마트 그리드, 헬스 케어, 스마트 가전, 첨단의료서비스 등의 분야에 응용될 수 있다.
이동통신 시스템은 기술의 비약적인 발전에 힘입어 음성 통신은 물론 고속의 데이터 통신 서비스를 제공할 수 있는 단계에 이르렀다. 근래에, 차세대 이동통신 시스템은 사람간 통신(Human to Human : H2H)을 넘어, 사람과 기계(Human to Machine : H2M), 기계간 통신(Machine to Machine : M2M)으로 발전하고 있다. 3GPP(3rd Generation Partnership Project) 통신 표준에서도 이러한 요구에 부합하기 위해 기계형 통신(Machine Type Communication : MTC)에 대한 규격 작업이 시작되고 있다. 서비스와 그 특징을 정의하는 3GPP SA1 Working Group(WG) 표준에서는 이미 MTC 통신에 대한 서비스 요구사항(Service Requirements)들을 논의하고 있다.
도 1은 일반적인 MTC 통신에서 통신 시나리오를 설명하기 위한 도면이다.
도 1을 참조하면, MTC 디바이스들(110-1, 110-2, 110-3 : 110)은 무선 사업자의 네트워크(111)과 연결된다. MTC 디바이스들(110)은 일반적으로 미터기 또는 자동 자판기 등과 같은 다양한 무인 디바이스들로 정의될 수 있으며, 기존의 무선 단말기들과는 여러 면에서 다른 특징들을 가지고 있다. 또한, MTC 디바이스의 종류에 따라서도 그 특징은 달라질 수 있다. 이렇게 다양한 특징을 지닌 MTC 디바이스들(110)은 한 셀 내에 매우 많이 존재할 수 있다. MTC 디바이스들(110)에 대한 정보를 가지고 있는 MTC 서버(130)는 인증뿐 아니라 MTC 디바이스들(110)로부터 수집된 정보들을 모아, 사용자 단말(150)에게 전달하는 역할을 수행한다. 상기 사용자 단말(150)은 MTC 사용자의 단말이다. MTC 서버(130)는 무선 사업자의 네트워크(111) 내 또는 밖에 존재할 수 있다. 사용자 단말(150)은 MTC 디바이스(110)로부터 전달된 정보를 필요로 하는 최종 사용자의 단말이다.
MTC은 기존의 무선 통신과는 다른 특징들을 가지고 있다. 또한 MTC의 사용 목적에 따라 그 특징들은 매우 다양하게 분류된다. 예를 들어, 시간에 관계없이 하루에 몇 번만 통신이 필요한 MTC 디바이스들은 'Time Tolerant'한 특징을 가지고 있으며, 한 장소에 설치되어, 이동성 없이 특정 정보를 수집하여 전송해주는 MTC 디바이스들은 'low mobility'한 특징을 가지고 있다. 무선 사업자는 이러한 다양한 MTC의 특징 및 기존의 단말기들과 공존을 고려하여, 서비스를 제공하여야 한다.
한편 MTC 디바이스들(110) 중에서, 동물, 화물차량 등의 트래킹(Tracking) 관련 디바이스들은 일반적으로 배터리를 사용하거나, 자체적으로 전력을 생산하여, 전원을 공급받는다.
따라서, 이러한 MTC 디바이스들은 제한된 전력을 사용해야 하므로, 극도로 작은 전력을 효율적으로 사용하는 것이 바람직하다. 3GPP SA1 WG에서는 extra low power consumption 모드를 정의하였으며, 해당 모드에서 MTC 디바이스들은 낮은 전력 사용할 수 있도록 설정될 수 있다.
상기 MTC 디바이스는 IoT 기술이 적용된 일 예로 이해될 수 있으며, 상기 IoT 기술을 이용한 다양한 형태의 웨어러블 디바이스들이 개발되고 있다.
본 발명은 무선 통신 시스템에서 웨어러블 디바이스를 위한 효율적인 통신 방법 및 이를 위한 장치를 제공한다.
또한 본 발명은 무선 통신 시스템에서 웨어러블 디바이스의 전력 소모를 절감할 수 있는 통신 방법 및 이를 위한 장치를 제공한다.
또한 무선 통신 시스템에서 웨어러블 디바이스를 위한 데이터 라우팅/포워딩 방법 및 이를 위한 장치를 제공한다.
본 발명의 실시 예에 따른 통신 시스템에서 웨어러블 디바이스의 통신 방법은, 상기 웨어러블 디바이스와 통신이 가능한 근거리에 위치한 사용자 단말과 통신을 위해 연동하는 과정과, 상기 웨어러블 디바이스가 절전모드에서 동작 중인 경우, 네트워크에서 상기 사용자 단말과 상기 웨어러블 디바이스 간의 커플링 정보를 근거로 전송되는 상기 웨어러블 디바이스의 데이터를 상기 사용자 단말을 통해 수신하는 과정을 포함한다.
또한 본 발명의 실시 예에 따른 통신 시스템에서 웨어러블 디바이스는, 데이터 통신을 위한 송수신기와, 상기 웨어러블 디바이스와 통신이 가능한 근거리에 위치한 사용자 단말과 통신을 위해 연동하고, 상기 웨어러블 디바이스가 절전모드에서 동작 중인 경우, 네트워크에서 상기 사용자 단말과 상기 웨어러블 디바이스 간의 커플링 정보를 근거로 전송되는 상기 웨어러블 디바이스의 데이터를 상기 사용자 단말을 통해 수신하는 것을 제어하는 제어기를 포함한다.
또한 본 발명의 실시 예에 따른 통신 시스템에서 사용자 단말의 통신 방법은, 통신이 가능한 근거리에 위치한 웨어러블 디바이스와 통신을 위해 연동하는 과정과, 상기 웨어러블 디바이스가 절전모드에서 동작 중인 경우, 네트워크에서 상기 사용자 단말과 상기 웨어러블 디바이스 간의 커플링 정보를 근거로 전송되는 상기 웨어러블 디바이스의 데이터의 전달을 제어하는 과정을 포함한다.
또한 본 발명의 실시 예에 따른 통신 시스템에서 사용자 단말은, 데이터 통신을 위한 송수신기와, 통신이 가능한 근거리에 위치한 웨어러블 디바이스와 통신을 위해 연동하고, 상기 웨어러블 디바이스가 절전모드에서 동작 중인 경우, 네트워크에서 상기 사용자 단말과 상기 웨어러블 디바이스 간의 커플링 정보를 근거로 전송되는 상기 웨어러블 디바이스의 데이터의 전달을 제어하는 제어기를 포함한다.
또한 본 발명의 실시 예에 따른 통신 시스템에서 어플리케이션 서버는, 데이터 통신을 위한 통신 인터페이스와, 사용자 단말과 웨어러블 디바이스 간의 커플링 정보를 등록하고, 상기 웨어러블 디바이스가 절전모드에서 동작 중인 경우, 상기 등록된 커플링 정보를 근거로, 상기 웨어러블 디바이스로 전송될 데이터를 상기 사용자 단말에게 전송하는 것을 제어하는 제어기를 포함한다.
또한 본 발명의 실시 예에 따른 통신 시스템에서 사용자 단말의 통신 방법은, 통신이 가능한 근거리에 위치한 웨어러블 디바이스와 통신을 위해 연동하는 과정과, 네트워크를 통해 상기 웨어러블 디바이스의 데이터를 수신하는 과정과, 상기 데이터의 종류, 상기 연동을 위한 근거리 통신의 종류, 상기 웨어러블 디바이스의 상태 중 적어도 하나를 근거로, 상기 웨어러블 디바이스로 상기 수신한 데이터를 전송하는 과정을 포함한다.
상기한 구성들에서 상기 절전 모드의 시작 또는 해제는 타이머를 이용하여 설정되는 것을 특징으로 한다.
상기한 구성들에서 상기 웨어러블 디바이스는 MME(Mobility Management Entity)에게 상기 절전 모드의 승인을 요청하고, 상기 MME로부터 상기 절전모드의 승인을 수신한 경우, 상기 절전 모드를 시작하는 것을 특징으로 한다.
상기한 구성들에서 상기 웨어러블 디바이스는 상기 사용자 단말과 상기 연동이 해제된 경우, 상기 MME에게 상기 절전모드의 해제를 위한 MO(Mobile Originating) 호를 트리거링하며, 상기 절전모드가 해제된 경우, 상기 어플리케이션 서버로부터 전송되는 데이터를 직접 수신하는 것을 특징으로 한다.
도 1은 일반적인 MTC 통신에서 통신 시나리오를 설명하기 위한 도면,
도 2는 LTE 시스템에서 절전 모드(PSM)를 설명하기 위한 도면,
도 3는 본 발명의 실시 예에 따른 무선 통신 시스템에서 MME가 어플리케이션 서버에 단말의 수신 가능 여부를 알려주는 절차를 나타낸 도면,
도 4a 및 도 4b는 본 발명의 실시 예에 따른 무선 통신 시스템에서 웨어러블 디바이스의 절전 모드에서 동작을 설명하기 위한 도면,
도 5a 및 도 5b는 본 발명의 실시 예에 따른 무선 통신 시스템에서 절전 모드로 동작하는 웨어러블 디바이스를 위한 통신 방법을 나타낸 흐름도,
도 6은 본 발명의 실시 예에 따른 무선 통신 시스템에서 웨어러블 디바이스를 위한 데이터의 라우팅/포워딩 방식을 설명하기 위한 도면,
도 7a 및 도 7b는 본 발명의 실시 예에 따른 무선 통신 시스템에서 웨어러블 디바이스를 위한 데이터의 라우팅/포워딩 과정을 나타낸 흐름도,
도 8은 본 발명의 실시 예에 따른 무선 통신 시스템에서 사용자 장치의 구성을 나타낸 블록도,
도 9는 본 발명의 실시 예에 따른 무선 통신 시스템에서 서버 장치의 구성을 나타낸 블록도.
하기에서 본 발명을 설명함에 있어 관련된 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략할 것이다. 이하 첨부된 도면을 참조하여 상기한 본 발명의 실시 예들을 구체적으로 설명하기로 한다.
본 발명의 실시 예에서는 무선 통신 시스템에서, 웨어러블 디바이스의 소모 전력을 효과적으로 절감할 수 있는 통신 방법 및 장치를 제안한다. 본 발명의 실시 예에서는 웨어러블 디바이스의 통신을 제어하는 주제어(main/master/primary control) 디바이스 역할을 하는 스마트폰 등의 사용자 단말과 웨어러블 디바이스 간 커플링(Coupling) 정보를 사전에 어플리케이션 서버에 등록하고, 웨어러블 디바이스의 동작 모드에 따라, 웨어러블 디바이스의 데이터를 웨어러블 디바이스가 아닌 사용자 단말로 전송하는 방안을 제안한다.
또한 본 발명의 실시 예에서 상기 사용자 단말은 상기 웨어러블 데이터의 종류, 웨어러블 디바이스의 상태, 상기 사용자 단말과 상기 웨어러블 디바이스의 연결을 위해 사용되는 무선 통신의 종류 등(이하, 웨어러블 데이터 등)을 고려하여, 웨어러블 디바이스의 데이터를 상기 웨어러블 디바이스에 포워딩/라우팅할지를 결정할 수 있다. 상기 커플링 정보란, 웨어러블 디바이스와 사용자 단말 간의 맵핑 정보로, 어플리케이션 서버가 웨어러블 디바이스의 데이터를 상기 웨어러블 디바이스가 아닌 타 디바이스(일 예로 사용자 단말)에 전송할 때, 참조하기 위한 상기 타 디바이스에 대한 정보를 포함한다.
본 발명의 실시 예에서는 상기 주제어 디바이스로 사용자 단말을 예시하였으나, 상기 주제어 디바이스는 무선 통신 시스템에 직접 접속이 가능하고, 타 무선 디바이스와도 유무선상으로 연동이 가능한 각종 무선 디바이스가 될 수 있다. 이하 본 발명의 실시 예에서 무선 통신 시스템은 설명의 편의상 LTE(Long-Term Evolution) 시스템을 예로 들어 설명할 것이다. 그러나 본 발명이 적용될 수 있는 무선 통신 시스템은 웨어러블 디바이스의 통신을 지원하는 각종 무선 통신 시스템이 될 수 있다.
본 발명의 실시 예에서는 웨어러블 디바이스는 LTE 시스템 등의 무선 통신 시스템에 직접 접속할 수 있으며, 절전 모드를 포함하는 동작 모드를 지원한다. 상기 동작 모드는 일 예로 절전 모드(Power Saving Mode : PSM), 대기 모드, 연결 모드의 세 가지 모드를 예로 들어 설명하기로 한다. LTE 시스템에서 상기 대기 모드(idle mode)는 단말이 power-on 상태이지만, 기지국과 연결되어 통신을 하지 않은 상태를 의미한다. 기지국과 통신을 하고 있지 않지만, 대기 모드의 단말은 하기의 동작을 수행할 수 있다.
- PLMN 선택(PLMN selection)
- 셀 선택 및 재선택(cell selection and reselection)
- 위치 등록(location registration)
- 수동 CSG(Closed Subscriber Group) 선택 지원(support for manual CSG selection)
상기 대기 모드의 동작을 수행하기 위해, 단말은 주기적으로 서빙 셀 및 주변 셀들의 신호를 측정한다. 또한, 필요에 따라 셀의 system information을 수신하고 디코딩하여, 기지국 정보를 수집한다. 이러한 대기 모드 동작을 위해, 단말은 자신의 전력을 소모한다. 그러나 특수 목적을 가진 단말의 경우, 매우 적극적으로 전력 소모를 절약해야 할 필요성이 있다. 예를 들어, 미터기, 자판기 등 MTC 디바이스들은 수주일 혹은 수개월 단위로 기지국과 통신을 하므로, 이러한 대기 모드 동작을 지속적으로 수행할 필요가 없다. 따라서, 전력 소모를 최소화하기 위해, 불필요한 대기 모드 동작을 억제할 수 있다. 이를 위해, LTE 시스템에서는 PSM을 논의 중이다. PSM란 정해진 시간 구간 동안, 단말이 통상적인 대기 모드 동작을 전혀 수행하지 않는 동작 모드이다.
도 2는 LTE 시스템에서 절전 모드(PSM)를 설명하기 위한 도면이다.
도 2를 참조하면, 201 단계에서 상기 절전 모드를 지원하는 단말(21)의 NAS(Non Access Stratum) 처리부(21a)는 네트워크의 MME(Mobility Management Entity)(23)에게 절전 모드의 설정을 요청한다. 상기 요청은 단말(21)이 MME(23)에게 ATTACH 혹은 TAU(Tracking Area Update)를 수행할 때 이루어진다. 상기 ATTACH란 단말(21)이 MME(23)에게 자신을 인증 받고 등록하는 절차를 의미한다. MME(23)은 ATTACH 과정을 통해, 단말(21)에게 Registered PLMN(Public Land Mobile Network), equivalent PLMN 정보를 제공한다. TAU 과정은 단말(21)이 자신의 위치를 네트워크에 알리기 위해 수행한다. LTE 시스템에서는 페이징 등의 목적을 위해, 네트워크가 단말(21)의 위치를 TA 단위로 파악하고 있다. TA는 단일 혹은 복수 개의 셀의 집합이다. 이동 중인 단말(21)이 다른 TA로 진입하게 되면, 네트워크에 자신이 새로운 TA에 진입하였음을 알리게 된다. 상기 ATTACH와 TAU 과정을 수행하기 위해서는 MME(23)와 통신을 해야 하므로, 자연히 단말(21)은 대기 모드(IDLE MODE)(M2)인 경우 연결 모드(CONNECTED MODE)(M1)로 전환되어야 한다. 203 단계에서 MME(23)는 단말(21)의 절전 모드(PSM)(M3) 요청을 승인하게 되며, 두 종류의 타이머 값을 단말(21)에게 제공하게 된다. 상기 두 종류의 타이머들 중 하나는 Active timer, 다른 하나는 periodic TAU timer 이다. 상기 두 타이머들은 단말(21)이 연결 모드(M1)에서 대기 모드(M2)로 전환(205)될 때, 시작한다(207, 209). 이와 함께, MME(23)도 하나의 타이머를 동시에 시작한다(211). 상기 Active timer가 만료될 때까지 단말(21)은 상기 언급하였던 대기 모드 동작을 수행한다. 213 단계에서 상기 Active timer가 만료되면, 215 단계에서 단말(21)은 모든 대기 모드 동작 및 관련 타이머들을 중지하는 절전 모드(M3)로 전환된다. 217 단계에서 단말(21)은 상기 periodic TAU timer가 만료되거나, 219 단계에서 MO(Mobile Originating) 콜이 트리거되면, 221 단계에서 상기 절전 모드(M3)를 벗어나 다시 대기 모드(M2)로 전환되고, 대기 모드 동작을 수행하게 된다. 223 단계에서 만약 단말(21)이 다시 절전 모드(M3)를 트리거하기를 원한다면, MME(23)에게 절전 모드를 요청해야 한다.
도 3는 본 발명의 실시 예에 따른 무선 통신 시스템에서 MME가 어플리케이션 서버에게 단말의 수신 가능 여부를 알려주는 절차를 나타낸 도면이다. 웨어러블 디바이스가 LTE 시스템에 직접 접속할 수 있는 경우, 상기 단말은 웨어러블 디바이스가 될 수 있다.
도 3을 참조하면, 301 단계에서 단말이 절전 모드(P1)로 전환되면, 어플리케이션 서버(33)는 데이터를 상기 단말에게 전송하여도 상기 단말은 상기 데이터를 수신할 수 없다. 상기 어플리케이션 서버(33)는 상기 단말에게 사용자 데이터를 전송하는 서버이다. 상기 어플리케이션 서버(33)는 상기 단말의 절전 모드가 종료(해제)될 때, 어플리케이션 서버(33)에게 단말의 절전 모드(P1)가 해제됨을 알려줄 것을 MME(31)에게 요청할 수 있다. 이는 상기 어플리케이션 서버(33)가 불필요하게 상기 절전 모드(P1)인 단말에게 데이터를 전송하는 것을 방지해준다. 이를 위해 303 단계에서 상기 어플리케이션 서버(33)는 상기 알림을 요청하는 설정(configuration) 정보를 MME(31)에게 전송한다. 305 단계에서 상기 어플리케이션 서버(33)는 상기 단말에게 데이터를 전송하였는데, 307 단계에서 이에 대한 응답이 없다면, 데이터 전송이 실패한 것으로 간주하고, 상기 MME(31)가 상기 단말의 절전 모드(P1)가 해제되었다는 것을 알려줄 때까지 대기할 수 있다. 309 단계에서 상기 단말의 절전 모드(P1)는 periodic TAU timer가 만료되면서 해제된다. 상기 MME(31)도 자체적으로 동일한 시간 값을 가진 타이머를 구동하므로, 상기 절전 모드(P1)가 해제되었는지를 알 수 있다. 상기 MME(31)는 상기 어플리케이션 서버(33)로부터 상기 절전 모드 해제 알림 요청을 이전에 받았기 때문에, 311 단계에서 상기 절전 모드(P1)의 해제를 상기 어플리케이션 서버(33)에게 알려준다(즉 데이터 전송 가능 알림). 이후 313 단계에서 상기 어플리케이션 서버(33)는 이제 상기 단말에게 데이터를 (재)전송할 수 있다. 도 3의 305, 313 단계에서 데이터 (재)전송을 나타내는 지시선은 도면의 간략한 도시를 위해 MME(31) 방향으로 도시하였으나, 그 지시선은 단말에게 데이터가 (재)전송됨을 의미하며, 실제로 데이터는 MME(31)에게 전달되는 것이 아니라, 네트워크를 통해 단말에게 (재)전송된다.
이하 설명될 본 발명의 실시 예에서는 주제어 디바이스 역할을 하는 사용자 단말과 웨어러블 디바이스 간 커플링(Coupling) 정보를 사전에 어플리케이션 서버에 등록하고, 웨어러블 디바이스가 절전 모드로 전환되면, 어플리케이션 서버가 웨어러블 디바이스의 데이터를 웨어러블 디바이스가 아닌 사용자 단말로 전송하는 방법을 제안한다.
상기 웨어러블 디바이스는 LTE 시스템에서 직접 통신이 가능하지만, 사용자 단말과의 연동 시, 소모 전력 절감을 목적으로 상기한 절전 모드를 사용할 수 있다. 웨어러블 디바이스가 절전 모드로 동작함으로 인해, 웨어러블 디바이스로의 데이터 전송이 실패할 경우, 상기 어플리케이션 서버는 웨어러블 디바이스의 데이터를 상기 웨어러블 디바이스와의 커플링 정보를 통해 미리 등록된 사용자 단말로 재전송하거나, MME가 상기 웨어러블 디바이스의 절전 모드가 해제되었다고 알려오면 상기 데이터를 재전송할 수 있다. 또한 상기 어플리케이션 서버는 전송할 데이터의 특징에 따라, 사용자 단말로 재전송 혹은 상기 대기를 결정할 수 있다. 예를 들어, 재난경보와 같은 긴급 정보, 지연에 민감한(delay sensitive) 서비스 등의 특징을 가진 데이터는 사용자 단말로 재전송할 수 있다. 그러나, 보안에 민감한 정보의 경우, 웨어러블 디바이스로 직접 전송해야 할 필요가 있으며, 이 경우엔 MME가 절전 모드 해제 알림 시까지 대기했다가, 사용자 단말을 경유하지 않고, 직접 웨어러블 디바이스에게 상기 데이터를 전송한다.
도 4a 및 도 4 b는 본 발명의 실시 예에 따른 무선 통신 시스템에서 웨어러블 디바이스의 절전 모드에서 동작을 설명하기 위한 도면이다.
도 4a를 참조하면, 웨어러블 디바이스(20)는 직접 사업자 망의 무선 통신 시스템과 통신(C1)을 수행하기 위한 모뎀을 구비한다. 이 경우 사용자 단말 등과 같은 다른 무선 디바이스의 도움 없이도 웨어러블 디바이스(20)는 무선 통신 시스템의 기지국(31)과 직접 통신이 가능하다. 이러한 직접 통신이 가능한 웨어러블 디바이스(20)는 그렇지 않은(즉 모뎀을 구비하지 않는) 웨어러블 디바이스에 비해, 다양한 사용자 경험을 제공해줄 수 있다. 상기 직접 통신이 가능하더라도, 웨어러블 디바이스(20)는 도 4b의 예와 같이 여전히 스마트 폰 등의 사용자 단말(10)과 함께 사용될 수 있다. 또한, 사용자 단말(10)과의 연동을 통해, 웨어러블 디바이스(20)에게 보다 다양한 서비스를 제공해줄 수도 있다. 웨어러블 디바이스(20)와 사용자 단말(10)과의 연동은 와이파이(WiFi), 블루투스(BlueTooth), 적외선 통신 등의 다양한 근거리 통신(C2)이 이용될 수 있다.
도 4b에서 사용자 단말(10)과 연동 중인 웨어러블 디바이스(20)는 어플리케이션 기반 데이터들을 사용자 단말(10)을 경유하여 제공받을 수 있다. 일반적으로 사업자 망을 통한 통신과 비교하였을 때, 근거리 통신에 소모되는 전력은 낮은 것으로 알려져 있다. 따라서, 웨어러블 디바이스(20)는 비록 사업자 망과 직접 통신이 가능하더라도, 사용자 단말(10)과 연동 중일 때에는 직접 통신보다 사용자 단말(10)을 통해 데이터를 제공받는다면 웨어러블 디바이스(20)의 전력 소모를 절감시킬 수 있다. 물론, 사용자 단말(10)은 부가적으로 웨어러블 디바이스(20)의 데이터까지 기지국(31)으로부터 수신 받아, 이를 웨어러블 디바이스(20)에 포워딩해야 하므로, 추가적인 전력 소모가 따른다. 그러나, 웨어러블 디바이스(20)의 소형화 추세로 인해, 웨어러블 디바이스(20)에서의 전력 절감이 더 중요하기 때문에, 상황에 따라, 이러한 데이터 제공 방법은 효율적이라고 볼 수 있다.
도 4b에서 사용자 단말(10)과 연동된 웨어러블 디바이스(20)는 직접 통신을 수행하지 않는 경우, 더 이상 기지국(31)과 데이터를 교환할 필요가 없기 때문에, 전력 소모를 최소화하기 위해, 절전 모드(P1)로 전환한다. 어플리케이션 서버는 절전 모드(P1)로 동작 중인 웨어러블 디바이스(20)에게로 데이터를 보낼 수 없으므로, 상기 웨어러블 디바이스(20)와 연동되는 사용자 단말(10)로 데이터를 재전송할 것이다. 이를 위해 본 발명의 실시 예에서는 사전에 웨어러블 디바이스(20)와 사용자 단말(10) 간의 상기 연동 관계를 커플링 정보로 어플리케이션 서버에 등록한다.
또한 본 발명의 실시 예에서 어플리케이션 서버가 웨어러블 디바이스로의 데이터 전송이 실패할 경우, 혹은 절전 모드에 있음을 인지하고 있는 경우, 어플리케이션 서버는 상기 커플링 정보를 통해 미리 등록된 사용자 단말로 상기 웨어러블 디바이스의 데이터를 전송하게 된다. 본 발명의 실시 예에서는 사용자 단말을 웨어러블 디바이스와 연동되는 주제어 디바이스로 예시하고 있으나, 상기 주제어 디바이스는 사용자 단말 이외에도 웨어러블 디바이스와 연동할 수 있는 다른 디바이스로 대체 가능하다.
또한, 하나의 웨어러블 디바이스는 복수 개의 주제어 디바이스들과 사전 등록을 할 수도 있다. 예를 들어, 제1 주제어 디바이스는 사용자 단말, 제2 주제어 디바이스는 무선 통신이 가능한 자동차 등이 될 수 있다. 어플리케이션 서버는 상기 웨어러블 디바이스로의 데이터 전송이 불가능할 경우, 복수 개의 주제어 디바이스들 중 하나를 선택하고, 선택된 주제어 디바이스에게 상기 웨어러블 디바이스의 데이터를 전송한다. 이 때, 상기 데이터를 수신할 주제어 디바이스의 우선 순위를 미리 사용자가 설정하여 어플리케이션 서버에 등록(설정)할 수 있다. 그러면 어플리케이션 서버는 그 우선 순위에 따라, 상기 데이터를 전송한 후, 실패할 경우, 후순위 주제어 디바이스에게 재전송할 것이다. 상기 웨어러블 디바이스로의 데이터 전송이 불가능하더라도, 어플리케이션 서버는 데이터 종류에 따라, 주제어 디바이스에 전송할지 여부를 결정한다. 상기 데이터 종류는 그 데이터가 보안이 요구되는 데이터인지 여부, 사용자 단말에서 수신/포워딩할 수 있는 데이터인지 여부 등에 따라 구분될 수 있다. 예를 들어 어플리케이션 서버는 높은 수준의 보안이 필요한 데이터 전송이거나, 사용자 단말 내에 웨어러블 디바이스에게 데이터를 포워딩할 수 있는 관련 어플리케이션 등이 설치되어 있지 않은 경우에는 어플리케이션 서버는 사용자 단말로 상기 데이터를 전송하지 않고, 웨어러블 디바이스로 직접 데이터를 전송할 때까지 대기할 수 있다. 또한 효과적으로 상기 데이터를 전송하기 위해, 어플리케이션 서버는 MME에게 상기 웨어러블 디바이스에게 데이터 전송이 가능해지면 이를 알려달라고 미리 설정할 수 있다.
다른 실시 예로 복수의 웨어러블 디바이스들 간의 연동도 가능할 것이다. 일 예로 제1 웨어러블 디바이스가 절전 모드로 동작 중이거나 데이터를 수신할 수 없는 경우, 어플리케이션 서버는 커플링 정보를 통해 등록된 제2 웨어러블 디바이스로 제1 웨어러블 디바이스의 데이터를 전송할 수 있다.
도 5a 및 도 5b는 본 발명의 실시 예에 따른 무선 통신 시스템에서 절전 모드로 동작하는 웨어러블 디바이스를 위한 통신 방법을 나타낸 흐름도이다.
도 5a를 참조하면, 501 단계에서 어플리케이션 서버(40)에 사용자 단말(10)과 웨어러블 디바이스(20)에 대한 커플링 정보를 등록하고, 503 단계에서 상기 어플리케이션 서버(40)는 상기 커플링 정보를 저장한다. 상기 커플링 정보는 사용자 단말(10) 또는 웨어러블 디바이스(20)를 통해 입력된 정보를 이용하여 어플리케이션 서버(40)에 등록하거나 또는 사용자가 어플리케이션 서버(40)에서 제공하는 웹사이트에 접속하여 등록하거나 또는 서버에 정보를 등록할 수 있는 다양한 방법을 이용할 수 있다. 상기 어플리케이션 서버(40)는 메신저 서비스, SNS(Social Networking Service) 서비스, 헬스 케어 서비스, 컨텐츠 기반 서비스, 웨어러블 디바이스(20)의 사업자가 제공하는 다양한 서비스를 제공하는 적어도 하나의 서버를 이용할 수 있다. 또한 어플리케이션 서버(40)는 복수 개가 존재할 수 있으며, 하나 또는 복수의 웨어러블 디바이스들의 커플링 정보를 하나 또는 복수의 어플리케이션에 등록하는 것도 가능하다.
505 단계에서 상기 어플리케이션 서버(40)는 MME(30)에게 웨어러블 디바이스(20)의 절전 모드 해제 시 알림을 요청할 수 있다. 상기 웨어러블 디바이스(20)는 사업자 망(예컨대, LTE 망)과의 직접 통신을 위한 모뎀을 구비하고 있으며, 507 단계와 같이 LTE 망과 직접 통신(단독 모드)이 가능하다. 509 단계에서 상기 웨어러블 디바이스(20)는 근거리 무선 통신(예컨대, NFC(Near-field communication) 등)을 통해, 주제어 디바이스인 상기 사용자 단말(10)이 근거리에 위치함을 인지할 수 있다. 혹은 수동(예컨대, 사용자의 키 조작 등)으로 사용자 단말(10)이 근거리에 위치함을 인지할 수 있다. 웨어러블 디바이스(20)는 사용자 단말(10)이 근거리에 위치함을 인지하면, 사용자 단말(10)과의 연동을 요청할 수 있다. 511 단계에서 사용자 단말(10)과 웨어러블 디바이스(20) 간의 연동 과정이 완료되면, 근거리 통신 기술 중 적어도 하나를 사용하여, 사용자 단말(10)과 웨어러블 디바이스(20)는 서로 어플리케이션 기반의 데이터를 교환할 수 있게 된다. 본 발명의 실시 예에서는 상기 연동 시 근거리 통신 기술을 이용하는 경우를 예로 들었지만, 유선 케이블을 이용한 연동도 가능하다. 상기 웨어러블 디바이스(20)는 사용자 단말(10)과 연동되어, 필요한 어플리케이션 기반 데이터들을 사용자 단말(10)을 경유하여, 네트워크와 교환할 수 있게 된다. 웨어러블 디바이스(10)는 통상적으로 작은 크기를 가지며, 이로 인해, 배터리 크기 또한 크게 제한된다. 따라서, 장시간 사용할 경우, 전력 부족 문제에 더 쉽게 노출될 수 있다. 따라서, 사용자 단말(10)과 연동된 경우에는 웨어러블 디바이스(20)가 비록 네트워크와 단독 통신 기능을 가지고 있음에도, 많은 전력 소비가 예상되는 네트워크와 직접 데이터 교환을 자제할 필요가 있다. 상기 웨어러블 디바이스(20)는 사용자 단말(10)과 연동되었기 때문에, 513 단계에서 MME(30)에게 절전 모드(PSM)를 요청하고, 515 단계에서 상기 MME(30)는 상기 절전 모드 요청에 대해 승인한다. 517 단계에서 상기 웨어러블 디바이스(20)는 상기 승인에 따라 절전 모드로 전환된다. 이때 상기 사용자 단말(10)과 상기 웨어러블 디바이스(20) 중 적어도 하나는 MME(30)에서 구동되는 PSM 타이머와 동일하게 PSM 타이머를 구동시킬 수 있다. 그리고 519 단계에서 상기 MME(30)는 상기 웨어러블 디바이스(20)가 언제 절전 모드에서 해제되는지를 판단하기 위해, PSM 타이머를 구동시킨다. 이때 521 단계에서 상기 어플리케이션 서버(40)는 상기 웨어러블 디바이스(20)가 절전 모드인지를 인지하지 못하고, 데이터를 전송할 수 있다. 그러나, 이 경우 상기 웨어러블 디바이스(20)는 절전 모드에 있기 때문에, 523 단계에서 상기 어플리케이션 서버(40)는 웨어러블 디바이스(20)로부터 상기 데이터 전송에 대한 응답을 받지 못하고, 데이터 전송 실패를 확인한다. 이후 525 단계에서 상기 어플리케이션 서버(40)는 상기 웨어러블 디바이스(20)와 관련하여, 사전에 등록되어 있는 커플링 정보가 있는지를 확인한다. 이때 상기 어플리케이션 서버(40)는 527 단계에서 관련 커플링 정보가 있더라도, 보내려는 웨어러블 디바이스(20)의 데이터 종류 등을 고려하여, 커플링된 타 디바이스, 즉 연동 중인 사용자 단말(10)로 데이터를 전송할지 혹은 웨어러블 디바이스(20)의 절전 모드가 해제될 때까지 대기할지 결정한다.
다른 실시 예로, 사용자 단말(10) 혹은 웨어러블 디바이스(20)는 특정 상황에서, 예를 들어 전원이 켜졌을 때 혹은 주기적으로, 상기 커플링 정보를 MME(30)에 보고한다. 상기 웨어러블 디바이스(20)가 상기 사용자 단말(10)과 연동되면, 웨어러블 디바이스(20)는 절전 모드를 MME(30)에게 요청한다. 이 때, 상기 MME(30)는 상기 커플링 정보에 일치하는 웨어러블 디바이스(20)가 절전 모드를 요청할 경우, 상기 웨어러블 디바이스(20)로 전달해야 하는 데이터를 상기 웨어러블 디바이스(20)가 아닌 커플링 정보에 등록된 사용자 단말(10)로 전송하게 한다. 그러면 상기 사용자 단말(10)은 상기 수신한 데이터를 상기 웨어러블 디바이스(20)로 재전송한다. 상기 절전 모드가 해제되면, 상기 MME(30)는 어플리케이션 서버(40)에게 절전 모드의 해제를 알려서 어플리케이션 서버(40)가 다시 웨어러블 디바이스(20)로 전달해야 하는 데이터를 상기 웨어러블 디바이스(20)로 전송하게 한다.
상기 절전 모드는 도 2의 예에서 설명한 PSM 뿐만이 아니라 Extended DRX(discontinuous reception)도 포함될 수 있다. 상기 Extended DRX란 기존의 DRX의 주기보다 더 긴 주기를 가진 DRX를 의미한다. 기존 최대 DRX 주기는 예컨대, 2.56 초이나, Extended DRX는 수십 분 혹은 수 시간까지 그 주기가 확장될 수 있다.
도 5b를 참조하면, 어플리케이션 서버(40)는 상기 527 단계에서 상기 웨어러블 디바이스(20)의 데이터를 사용자 단말(10)로 보내기로 결정하였다면, 529 단계에서 상기 어플리케이션 서버(40)는 상기 사용자 단말(10)로 상기 데이터를 전송한다. 531 단계에서 상기 사용자 단말(10)은 근거리 통신을 이용하여, 상기 웨어러블 디바이스(20)로 상기 어플리케이션 서버(40)로부터 수신한 데이터를 포워딩한다.
한편 도 5b에서 참조 번호 51의 절차는 웨어러블 디바이스(20)와 사용자 단말(10) 간의 연동이 해제된 경우의 동작을 나타낸 것이고, 참조 번호 53의 절차는 PSM 타이머가 만료된 경우의 동작을 나타낸 것이다.
먼저 참조 번호 51의 절차를 설명하면, 533 단계에서 근거리 통신을 통해, 상기 사용자 단말(10)로부터 상기 웨어러블 디바이스(20)가 멀리 떨어짐을 인지하거나 혹은 사용자의 키 조작 등에 의해, 535 단계에서 상기 웨어러블 디바이스(20)와 사용자 단말(10)의 연동은 해제될 수 있다. 이 때, 상기 웨어러블 디바이스(20)는 절전 모드에서 벗어나 네트워크와 직접 통신이 가능한 상태로 전환 한다. 이를 위해, 537 단계에서 상기 웨어러블 디바이스(20)는 절전 모드 해제를 목적으로 하는 예컨대, MO(Mobile Originating) Call을 트리거할 수 있다. 이때 웨어러블 디바이스(20)는 실제 보내야 할 데이터가 없으므로, TAU(Tracking Area Update)을 트리거할 수 있다. 539 단계에서 상기 MME(30)는 상기 MO call로 인해, 상기 웨어러블 디바이스(20)의 절전 모드가 해제되었음을 확인하고, 그 절전 모드의 해제를 어플리케이션 서버(40)에게 알려준다.
그리고 참조 번호 53의 절차를 설명하면, 541 단계에서 절전 모드(PSM) 타이머가 만료되는 경우, 543 단계에서 상기 웨어러블 디바이스(20)와 사용자 단말(10)의 절전 모드를 위한 연동은 해제된다. LTE 시스템에서는 상기 절전 모드 타이머로 periodic TAU timer를 이용할 수 있다. 상기 절전 모드 타이머는 사용자 단말(10)과 MME(30)에서 함께 구동되므로, 사용자 단말(10)과 MME(30)는 동시에 절전 모드가 해제되었음을 알 수 있다. 이 경우 역시, 545 단계에서 상기 MME(30)는 상기 웨어러블 디바이스(20)의 절전 모드가 해제되었음을 어플리케이션 서버(40)에게 알려준다. 그리고 상기 웨어러블 디바이스(20)는 절전 모드가 더 지속되기를 원하면, 547 단계에서 다시 MME(30)에게 절전 모드를(재)요청할 수 있다.
상기한 본 발명의 실시 예에서는 주제어 디바이스(즉 사용자 단말)의 역할은 연동 중인 웨어러블 디바이스에게 데이터를 포워딩하는데 있다. 이 경우 어플리케이션 서버에 더 많은 역할이 부여된다. 예를 들어, 어플리케이션 서버에서는 데이터 수신이 불가능한 웨어러블 디바이스의 데이터를 사용자 단말로 전송할지 여부를 결정한다. 또한, 어플리케이션 서버 혹은 주제어 디바이스(사용자 단말)는 웨어러블 디바이스에게 어떠한 동작 변경 등을 지시하지 않는다.
이하 설명될 본 발명의 실시 예에서는 데이터의 라우팅/포워딩과 관련하여 주제어 디바이스인 사용자 단말에 더 많은 역할을 부여한 실시 예이다. 본 실시 예에서도, 사용자에 의해(예컨대, 어플리케이션 설치 시) 또는 상기 예시한 다양한 등록 방법에 의해, 사용자 단말과 웨어러블 디바이스 간의 커플링(Coupling) 정보는 사전에 어플리케이션 서버에 등록될 수 있다. 웨어러블 디바이스는 사용자 단말과 연동되면, 이를 어플리케이션 서버에 알린다. 상기 어플리케이션 서버는 주제어 디바이스 역할을 하는 사용자 단말에게 웨어러블 디바이스의 데이터를 전송한다. 사용자 단말은 수신한 데이터를 데이터 종류/특징, 웨어러블 디바이스와 연동 시 이용되는 통신 종류, 연동 중인 웨어러블 디바이스의 상태 등을 고려하여, 상기 데이터를 웨어러블 디바이스에게 라우팅할지 여부를 결정한다. 주제어 디바이스인 사용자 단말은 복수 개의 웨어러블 디바이스와 연동될 수 있으며, 트래픽 QoS, 연동 통신 종류, 웨어러블 디바이스들의 상태 등을 고려하여, 라우팅할 데이터의 우선 순위를 결정할 수 있다.
도 6은 본 발명의 실시 예에 따른 무선 통신 시스템에서 웨어러블 디바이스를 위한 데이터의 라우팅/포워딩 방식을 설명하기 위한 도면이다.
도 6의 실시 예는 복수 개의 웨어러블 디바이스(10-1, 10-2, ..., 10-n : 10)와 사용자 단말(20) 간의 연동 시, 사용자 단말(20)이 웨어러블 디바이스(10)의 트래픽 라우터 역할을 수행하는 동작을 설명하기 위한 도면이다.
도 6을 참조하면, 주제어 디바이스인 사용자 단말(10)은 사업자 네트워크(30)의 기지국과 통신 연결(C1)될 수 있으며, 하나 이상의 웨어러블 디바이스들(10)과 근거리 통신(C2)을 이용하여 연동될 수 있다. 웨어러블 디바이스(10)는 사용자 단말(20)과 연동될 수 있으며, 네트워크(30)와 직접 통신 연결(C1)될 수도 있다. 어플리케이션 서버(40)는 상기한 커플링 정보의 사전 등록을 통해, 웨어러블 디바이스(10)와 사용자 단말(20) 간의 맵핑 관계를 파악하고 있다. 상기 웨어러블 디바이스(10)는 자신의 데이터를 주제어 디바이스인 사용자 단말(20)을 통해 전송해달라고, 어플리케이션 서버(40)에 요청할 수 있다. 혹은 특정 조건을 만족하면, 상기 웨어러블 디바이스(10)의 요청 없이도, 상기 사용자 단말(10)로 상기 웨어러블 디바이스(10)의 데이터를 전송할 수도 있다. 예를 들어, 도 5의 실시 예와 같이, 웨어러블 디바이스(10)가 절전 모드로 동작하면, 웨어러블 디바이스(10)의 요청이 없어도, 사용자 단말(20)로 웨어러블 디바이스(10)의 데이터를 전송할 수 있다. 본 실시 예에서 웨어러블 디바이스(10)의 데이터를 수신한 사용자 단말(10)은 일종의 라우터 기능을 수행한다. 사용자 단말(20)은 데이터 종류/특징, 웨어러블 디바이스와 연동 시 이용되는 통신 종류, 연동 중인 웨어러블 디바이스(10)의 상태 등을 고려하여, 상기 데이터를 웨어러블 디바이스(10)에 라우팅할지 여부를 결정한다. 또한, 필요한 경우, 사용자 단말(20)은 웨어러블 디바이스(10)에게 직접 네트워크(30)에 접속하여 데이터를 수신하도록 지시할 수도 있다. 사용자 단말(20)은 복수 개의 웨어러블 디바이스들(10)과 연동될 수 있으므로, 라우팅해야할 데이터들이 동시에 존재할 수 있다. 이 경우 데이터간 우선 순위를 부여하여, 각 웨어러블 디바이스에게 그 우선 순위에 따라 데이터를 전송할 수 있다. 다른 실시 예로 웨어러블 디바이스(10)로 전송될 데이터의 종류, 웨어러블 디바이스(10)가 이용하는 근거리 통신의 종류 등에 따라 어플리케이션 서버(40)는 웨어러블 디바이스(10)의 데이터를 웨어러블 디바이스(10) 또는 사용자 단말(20)로 전송하지 않고, 별도의 클라우드 서버(도시되지 않음)로 전송할 수도 있다. 이 경우 어플리케이션 서버(40)는 웨어러블 디바이스(10) 또는 상기 커플링 정보를 통해 등록된 사용자 단말(20)에게 웨어러블 디바이스(10)로 전송될 데이터가 클라우드 서버에 저장되어 있음을 통지할 수 있다. 그러면 웨어러블 디바이스(10) 또는 사용자 단말(20)은 클라우드 서버에 접속하여 그 저장된 데이터를 다운로드 받을 수 있다.
도 6의 실시 예에서 데이터 종류/특징, 웨어러블 디바이스(10)와 사용자 단말(20)의 연동 시 이용되는 통신 종류, 연동 중인 웨어러블 디바이스(10)의 상태 등에 따라, 사용자 단말(20)이 상기 데이터를 웨어러블 디바이스(10)에 라우팅할지 여부를 결정하거나 라우팅에 우선순위를 부여하는 다양한 방식들(아래 1) 내지 5)의 예들)을 설명하기로 한다.
1) 주제어 디바이스인 사용자 단말은 데이터 특징에 따라 데이터를 포워딩/라우팅을 수행할 수 있다.
구체적으로 보안이 필요한 데이터는 주제어 디바이스와 연동 시 사용된 근거리 통신의 보안성이 일정 이상 만족하지 않은 경우, 포워딩하지 않는다. 이때, 주제어 디바이스는 해당 웨어러블에 대해 추가 조치를 취할 수 있다. 예를 들어, 절전 모드 혹은 대기 모드인 웨어러블 디바이스에게 네트워크와 직접 연결하도록 지시할 수 있다. 네트워크와 연결 모드로 전환된 웨어러블 디바이스는 상기 높은 보안이 요구되는 데이터를 직접 수신할 수 있다. 재난 경보 등 긴급 정보의 경우엔, 최우선 순위로 웨어러블 디바이스에게 데이터를 라우팅할 수 있다. 음성 서비스 등의 지연에 민감한 데이터는 높은 우선 순위 적용하여 라우팅할 수 있다.
2) 주제어 디바이스는 그 주제어 디바이스와 웨어러블 디바이스의 연동 시 이용되는 근거리 통신의 종류에 따라 포워딩/라우팅을 수행할 수 있다.
구체적으로 주제어 디바이스와 웨어러블 디바이스가 WiFi을 이용하여 연동된 경우, 대용량 데이터를 포워딩할 수 있다. 그러나, 이 경우에도 주제어 디바이스는 높은 보안성을 요구하는 데이터는 포워딩 하지 않을 수 있다. Bluetooth을 이용하여 연동된 경우, 대용량 데이터를 포워딩 하지 않을 수 있다. 이는 Bluetooth 통신 기술 자체가 대용량 데이터를 전송하는데 적합하지 않기 때문이다. 또한, 이 경우에도 주제어 디바이스는 높은 보안성을 요구하는 데이터는 포워딩 하지 않을 수 있다. 따라서, 주제어 디바이스는 웨어러블 디바이스와 연동하는데 이용하는 근거리 통신 기술을 데이터 종류/특징에 따라 재설정할 수 있다. 예를 들어, Bluetooth로 웨어러블 디바이스와 주제어 디바이스가 연동되어 있는데, 주제어 디바이스가 고용량 데이터를 포워딩해야 한다면, 주제어 디바이스는 WiFi을 이용하여 다시 상기 웨어러블 디바이스와 재연동시킬 수 있다. 또한 유선 통신을 이용한 연동의 경우, 고용량 데이터 전송 및 높은 보안성 유지가 모두 가능하다는 장점이 있다.
3) 주제어 디바이스와 어플리케이션 서버는 웨어러블 디바이스의 상태(절전 모드, 대기 모드, 연결 모드 등)에 따라 포워딩/라우팅을 수행할 수 있다.
구체적으로 웨어러블 디바이스가 절전 모드인 경우, 주제어 디바이스는 웨어러블 디바이스의 데이터를 포워딩할 수 있다. 웨어러블 디바이스의 배터리가 일정 임계값 이하인 경우, 고용량 데이터를 포워딩하지 않고 주제어 디바이스가 잠시 저장해둘 수도 있다. 상기 웨어러블 디바이스의 배터리가 충전되어 일정 임계값 이상으로 돌아온다면, 주제어 디바이스는 저장해둔 데이터를 포워딩할 수 있다. 웨어러블 디바이스가 대기 모드인 경우, 웨어러블 디바이스의 네트워크 직접 연결 시 발생하는 시그널링 오버헤드를 줄이기 위해, 웨어러블 디바이스는 어플리케이션 서버에 작은 크기의 데이터를 주제어 디바이스로 보내달라고 요청할 수 있다. 웨어러블 디바이스가 연결 모드인 경우, 웨어러블 디바이스가 네트워크와 직접 연결된 경우에도, 웨어러블 소모전력 절감, 우선 순위 데이터 선수신 목적, 과금 절감 목적을 위해, 특정 웨어러블 디바이스의 데이터를 주제어 디바이스로 전송해달라고 어플리케이션 서버에 요청할 수도 있다.
4) 어플리케이션 기반의 음성 서비스도 다양한 형태로 제공될 수 있다.. 주제어 디바이스와 연동 중인 웨어러블 디바이스로 콜이 수신된 경우, 음성 서비스를 제공하는 어플리케이션 서버는 웨어러블 디바이스에 Bluetooth 등 음성 서비스 지원이 가능한 근거리 통신을 이용하여 주제어 디바이스와 연결하라고 지시하고, 음성 데이터는 주제어 디바이스를 통해 제공하여, 웨어러블 디바이스의 소모전력을 절감시킬 수 있다.
5) 주제어 디바이스는 복수 개의 웨어러블 디바이스들과 연동할 수 있으며, 동시에 복수 개의 웨어러블 디바이스들에게 포워딩해야할 데이터가 존재할 수 있다. 이 경우, 각 데이터의 종류/특징, QoS 등을 고려하여 각 데이터마다 우선 순위를 부여하여 순차적으로 포워딩할 필요가 있다. 예를 들어, 재난 경보 등 긴급 정보가 가장 우선 순위를 부여받을 수 있다. 주제어 디바이스와 웨어러블 디바이스간 제어 메시지도 높은 우선 순위를 갖는다. 그 다음으로, 음성 서비스와 같이 지연에 민감한 서비스들이 높은 우선 순위를 부여받을 수 있다. FTP(File Transfer Protocol) 파일과 같이 백그러운드에서 데이터 수신을 하여도 문제없는 서비스들은 낮은 우선 순위를 부여 받아도 무방할 것이다.
상기한 실시 예에서는 사용자 단말 등과 같은 주제어 디바이스가 웨어러블 디바이스로 전송될 데이터의 포워딩/라우팅 여부를 결정하는 다양한 예들을 설명하였다. 다른 실시 예로 애플리케이션 서버가 웨어러블 디바이스로 전송될 데이터의 포워딩/라우팅 여부를 결정하는 것도 가능하다.
도 7a 및 도 7b는 본 발명의 실시 예에 따른 무선 통신 시스템에서 웨어러블 디바이스를 위한 데이터의 라우팅/포워딩 과정을 나타낸 흐름도이다.
도 7a를 참조하면, 701 단계에서 어플리케이션 서버(40)에 사용자 단말(10)과 웨어러블 디바이스(20)에 대한 커플링 정보를 등록한다. 703 단계에서 상기 어플리케이션 서버(40)는 상기 커플링 정보를 저장한다. 상기 커플링 정보를 등록하는 다양한 방식은 도 5a 및 도 5b에서 설명한 방식들을 동일하게 이용할 수 있다. 다른 실시 예로 상기 커플링 정보를 통신 사업자의 서버 등에 등록하고, 하나 또는 복수의 어플리케이션 서버들이 상기 커플링 정보를 공유하도록 하는 것도 가능하다.
상기 웨어러블 디바이스(20)는 사업자의 네트워크(30)를 통해 직접 통신할 수 있는 모뎀을 구비하며, 705 단계와 같이 사업자의 네트워크(30)과 직접 통신이 가능하다. 707 단계에서 상기 웨어러블 디바이스(20)는 근거리 무선 통신을 통해, 주제어 디바이스인 상기 사용자 단말(20)이 근거리에 위치함을 인지할 수 있다.. 혹은 사용자가 수동으로 연동을 요청할 수도 있다. 709 단계에서 사용자 단말(10)과 웨어러블 디바이스(20) 간의 연동 과정이 완료되면, 근거리 통신 기술들 중 적어도 하나 또는 케이블 연결과 같은 유선 통신 기술을 사용하여, 사용자 단말(20)과 웨어러블 디바이스(10)는 서로 어플리케이션 기반의 데이터를 교환할 수 있게 된다. 711 단계에서 상기 웨어러블 디바이스(20)는 사용자 단말(10)과 연동되었기 때문에, 어플리케이션 서버(40)에게 사용자 단말(10)과 연동되었음을 알린다. 이때, 웨어러블 디바이스(20)의 상태, 즉, 연결 모드, 대기 모드, 절전 모드 등도 함께 알려줄 수 있다. 상기 711 단계의 다른 실시 예로 사용자 단말(10)이 어플리케이션 서버(40)에게 웨어러블 디바이스(20)와의 연동을 알리는 것도 가능하다. 그러면 713 단계에서 상기 어플리케이션 서버(40)는 상기 웨어러블 디바이스(20)와 관련하여, 사전에 등록되어 있는 커플링 정보가 있는지를 확인한다. 이후 715 단계에서 상기 어플리케이션 서버(40)는 상기 사용자 단말(10)로 웨어러블 디바이스(20)의 데이터를 전송한다. 717 단계에서 상기 사용자 단말(10)은 데이터 종류/특징, 웨어러블 디바이스(20)와 연동 시 이용되는 통신 종류, 연동 중인 웨어러블 디바이스(20)의 상태 등을 고려하여, 상기 데이터를 웨어러블 디바이스(20)에 라우팅/포워딩할지 여부를 결정한다.
한편 도 7b에서 참조 번호 71의 절차는 사용자 단말(10)이 데이터를 라우팅/포워딩하는 경우의 동작을 나타낸 것이고, 참조 번호 73의 절차는 웨어러블 디바이스(20)가 네트워크(30)에 직접 연결하여 데이터를 수신해야 하는 경우의 동작을 나타낸 것이다.
먼저 참조 번호 71의 절차를 설명하면, 사용자 단말(10)이 데이터를 라우팅/포워딩하기로 결정한 경우, 719 단계에서 상기 사용자 단말(10)은 근거리 통신을 이용하여, 상기 웨어러블 디바이스(20)로 상기 어플리케이션 서버(40)로부터 수신한 데이터를 라우팅/포워딩한다. 그리고 참조 번호 73의 절차를 설명하면, 웨어러블 디바이스(20)가 직접 네트워크(30)에 연결하여 데이터를 수신해야 하는 경우, 721, 723 단계에서 상기 사용자 단말(10)은 상기 웨어러블 디바이스(10)와 어플리케이션 서버(40)에 각각 웨어러블 디바이스(20)의 직접 연결을 요청한다(알린다).. 그러면 725 단계에서 상기 어플리케이션 서버(40)는 상기 웨어러블 디바이스(20)에 직접 데이터를 (재)전송한다.
상기한 실시 예들은 각각 독립적으로 실시되거나 또는 복수의 실시 예들이 결합되어 실시될 수 있다.
도 8은 본 발명의 실시 예에 따른 무선 통신 시스템에서 사용자 단말 또는 웨어러블 디바이스(이하, 사용자 장치)의 구성을 나타낸 블록도이다.
도 8에서 상기 사용자 장치는 상위 계층 처리부(801)를 통해 데이터 등을 송수신하며, 제어 메시지 처리부(803)를 통해 제어 메시지들을 송수신한다. 그리고 상기 사용자 장치는 기지국으로 제어 신호 또는 데이터 송신 시, 제어부(805)의 제어에 따라 다중화기 및 역다중화기(807)을 통해 다중화 후 송수신기(809)를 통해 데이터를 전송한다. 반면, 수신 시, 상기 사용자 장치는 제어부(805)의 제어에 따라 송수신기(809)로 물리신호를 수신한 후, 다중화기 및 역다중화기(807)을 통해 수신 신호를 역다중화하고, 각각 메시지 정보에 따라 상위 계층 처리부(801) 혹은 제어 메시지 처리부(803)로 전달한다.
또한 도 8에서 상기 제어부(805)는 도 3 내지 도 7의 실시 예들에서 설명한 통신 방법에 따른 절전 모드의 동작과, 데이터 라우팅/포워딩 동작이 수행되도록 장치 전반을 제어한다. 상기 참조 번호 801, 803, 805, 807의 구성 요소들은 하나 또는 복수의 제어부(또는 프로세서)로 구현될 수 있다.
도 9는 본 발명의 실시 예에 따른 무선 통신 시스템에서 MME 또는 어플리케이션 서버(이하, 서버 장치)의 구성을 나타낸 블록도이다. 상기 MME는 네트워크에서 서버 형태로 구현될 수 있다. 상기한 실시 예들에서 MME의 동작은 사업자 네트워크에서 다른 네트워크 엔터티에 의해서도 수행될 수 있다.
도 9를 참조하면, 상기 서버 장치는 네트워크에서 다른 네트워크 엔터티와 통신을 수행하기 위한 통신 인터페이스(901)와, 데이터를 저장하기 위한 저장부(903)와, 도 3 내지 도 7의 실시 예들에서 설명한 통신 방법에 따른 절전 모드의 동작과, 데이터 라우팅/포워딩 동작이 수행되도록 장치 전반을 제어하는 제어부(903)를 포함하여 구현될 수 있다.

Claims (15)

  1. 통신 시스템에서 웨어러블 디바이스의 통신 방법에 있어서,
    상기 웨어러블 디바이스와 통신이 가능한 근거리에 위치한 사용자 단말과 통신을 위해 연동하는 과정; 및
    상기 웨어러블 디바이스가 절전모드에서 동작 중인 경우, 네트워크에서 상기 사용자 단말과 상기 웨어러블 디바이스 간의 커플링 정보를 근거로 전송되는 상기 웨어러블 디바이스의 데이터를 상기 사용자 단말을 통해 수신하는 과정을 포함하는 통신 방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 웨어러블 디바이스와 상기 사용자 단말 간의 상기 커플링 정보를 등록하는 과정을 더 포함하며,
    상기 커플링 정보는 상기 웨어러블 디바이스와 상기 사용자 단말 간의 맵핑 정보를 포함하는 통신 방법.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 커플링 정보는 상기 웨어러블 디바이스에게 상기 데이터를 제공하는 어플리케이션 서버에 등록되는 통신 방법.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 수신하는 과정은, 상기 데이터의 종류가 지연에 민감한 데이터인 경우, 상기 사용자 단말을 통해 상기 데이터를 수신하는 과정을 포함하는 통신 방법.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 수신하는 과정은, 상기 데이터의 종류가 보안이 요구되는 데이터인 경우, 상기 웨어러블 디바이스에서 상기 데이터를 직접 수신하는 과정을 더 포함하는 통신 방법.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 연동하는 과정은, 상기 사용자 단말이 상기 웨어러블 디바이스와 통신이 가능한 근거리에 위치하는지 여부를 판단하는 과정을 더 포함하는 통신 방법.
  7. 통신 시스템에서 웨어러블 디바이스에 있어서,
    데이터 통신을 위한 송수신기; 및
    상기 웨어러블 디바이스와 통신이 가능한 근거리에 위치한 사용자 단말과 통신을 위해 연동하고, 상기 웨어러블 디바이스가 절전모드에서 동작 중인 경우, 네트워크에서 상기 사용자 단말과 상기 웨어러블 디바이스 간의 커플링 정보를 근거로 전송되는 상기 웨어러블 디바이스의 데이터를 상기 사용자 단말을 통해 수신하는 것을 제어하는 제어기를 포함하는 웨어러블 디바이스.
  8. 제 2 항 내지 제 6 항 중 하나의 방법에 따라 동작하도록 적용된 제 7 항의 웨어러블 디바이스.
  9. 통신 시스템에서 사용자 단말의 통신 방법에 있어서,
    통신이 가능한 근거리에 위치한 웨어러블 디바이스와 통신을 위해 연동하는 과정; 및
    상기 웨어러블 디바이스가 절전모드에서 동작 중인 경우, 네트워크에서 상기 사용자 단말과 상기 웨어러블 디바이스 간의 커플링 정보를 근거로 전송되는 상기 웨어러블 디바이스의 데이터의 전달을 제어하는 과정을 포함하는 통신 방법.
  10. 제 2 항 내지 제 6 항 중 하나의 방법이 적용된 제 9 항의 통신 방법.
  11. 제 9 항에 있어서,
    상기 제어하는 과정은, 상기 데이터의 종류와 상기 웨어러블 디바이스의 상태 중 적어도 하나를 근거로, 상기 웨어러블 디바이스로 상기 데이터의 포워딩 여부를 결정하는 과정을 더 포함하는 통신 방법.
  12. 통신 시스템에서 사용자 단말에 있어서,
    데이터 통신을 위한 송수신기; 및
    통신이 가능한 근거리에 위치한 웨어러블 디바이스와 통신을 위해 연동하고, 상기 웨어러블 디바이스가 절전모드에서 동작 중인 경우, 네트워크에서 상기 사용자 단말과 상기 웨어러블 디바이스 간의 커플링 정보를 근거로 전송되는 상기 웨어러블 디바이스의 데이터의 전달을 제어하는 제어기를 포함하는 사용자 단말.
  13. 제 2 항 내지 제 6 항, 또는 제 11 항 중 하나의 방법에 따라 동작하도록 적용된 제 12 항의 사용자 단말.
  14. 통신 시스템에서 어플리케이션 서버에 있어서,
    데이터 통신을 위한 통신 인터페이스; 및
    사용자 단말과 웨어러블 디바이스 간의 커플링 정보를 등록하고, 상기 웨어러블 디바이스가 절전모드에서 동작 중인 경우, 상기 등록된 커플링 정보를 근거로, 상기 웨어러블 디바이스로 전송될 데이터를 상기 사용자 단말에게 전송하는 것을 제어하는 제어기를 포함하는 어플리케이션 서버.
  15. 제 14 항에 있어서,
    상기 커플링 정보는 상기 웨어러블 디바이스와 상기 사용자 단말 간의 맵핑 정보를 포함하는 어플리케이션 서버.
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